面料力學性能測試應用的研究進展

許同洪

（常州紡織服裝職業技術學院，江蘇 常州213164）

傳統的面料設計主要依靠試驗設計與經驗設計，但試驗設計工作量大，造成人力、物力和時間浪費，且試驗設計常會受到一些客觀條件的限制，如設備、運行費用環境、設備等因素給產品設計帶來了許多不利因素。經驗設計需要大量的積累，而目前紡織品面臨小批量、多品種的市場，給經驗積累帶來了許多困難。特別是近幾十年來紡織業發生了巨大的變化，新型纖維與新型復合材料的開發為產品設計帶來了更大的原料選擇范圍，優化設計的重要性顯得更加突出［1］。1930年Peirce在紡織學會會報的論文中提出了紡織力學和紡織品與服裝工程制造技術對于生產高質量服裝的重要性，同時還指出了紡織品客觀測定技術對工程設計的重要性，此后紡織品力學性能測試、評價成為紡織科學研究領域之一。作為紡織品的面料，近年來，隨著輕薄化的發展趨勢，其力學性能測試研究引起了紡織業高度關注。

1 面料力學性能測試在面料風格評定的應用

長時間以來面料風格成為紡織廠專家評價紡織品質量的主要指標，對其研究較多［2－6］，主要有兩個方面，一是面料的形感，二是面料的手感。作為形感對服裝外觀評價最重要的因素是面料的懸垂性，與服裝的外觀美具有密切的關系，這方面的研究已有許多文獻報導［7－12］，最近十年關于面料動態懸垂性的測試研究也十分活躍。

關于面料手感的研究文獻很多，有兩種基本的評價方法，一是主觀評價法，二是客觀評價法。由于面料的手感與人的感覺有關，如溫度、重量等客觀測量的方法難以評價，在相當長時間內采用主觀評價法，主觀評價的過程如圖1所示。主觀評價是建立在有經驗的技術人員的基礎上，且由于受到環境等因素的影響，誤差大。隨著生產的高速化、低能化、低消耗化的發展及高質量、高水平的消費觀出現，需要尋找客觀的評價方法。面料的手感與面料的力學性能關系密切，通過對有關力學性能測試分析可推斷面料的風格。1972年日本纖維機械學會研究委員會進行了風格的標準化研究，川端為了盡可能全面反映面料的性能提出評價面料風格的16個特性指標，即拉伸線性度LT表示面料的柔軟活絡感；拉伸功WT用以反映面料抵抗拉伸變形的能力；拉伸回彈RT反映面料拉伸變形的回復能力；彎曲剛度B反映面料的身骨彎曲滯后；2HB表示的面料的活絡、彈跳性；剪切剛度G反映面料抵抗剪切變形的能力；剪切滯后矩2HG和2HG5分別表示剪切角在0.5°及50°處的滯后環寬度，反映面料在剪切變形后的回復能力；摩擦系數MIU及摩擦系數平均偏差MMD表示面料的光滑、滑糯性及均整性；表面粗糙度SMD表示面料表面粗糙、平坦的程度；壓縮線性LC表示面料的柔軟感；壓縮功WC反映面料的蓬松感；壓縮回彈反映面料的豐滿感；低負荷下的厚度T反映面料的厚實感；單位面積重量W反映面料的輕重感。根據這些指標川端等建立了物理力學特性值——基本風格的轉換式I和基本風格值——綜合風格值的轉換式II，如圖2所示。川端等是基于統計數學為基礎建立的轉換式，因此要求樣本容量大并呈典型分布，要求16個特性值之間無相關，因此需要對所測的數據進行主成分分析以消除多元線性相關問題。

圖1 面料風格的主觀評價過程

圖2 面料風格的客觀評定過程

如對秋冬用的服裝面料手感進行研究，獲得了三個基本風格，一是身骨，主要由彎曲剛度與彈性組成保持衣服的外觀形態和衣服與身體的間隙；二是滑爽感等；三是膨松感，面料內部空隙形成的膨松與柔軟等。由于面料風格的計算式基于面料性能并通過統計分析獲得，因此隨著面料改變，其評價計算式也應隨之改變。

影響面料性能的因素多，進入90年代以來，外衣（如西裝）用面料受輕薄化流行趨勢的影響，重量大幅度下降，再加上其他新材料、新工藝在產品中的應用，使得其性能（如彎曲剛度、剪切剛度等）也發生變化，不僅使得面料風格評價用語（除了過去使用的身骨、滑爽感、膨松感等外，其他的風格用語，如輕薄感等也在使用）發生變化，也對服裝加工質量產生重要的影響。

2 面料力學性能測試在產品設計中的應用

面料力學測試評定的作用是為了找出現有產品的不足以設計更好的產品，通過面料性能目標值的設定，試制產品，對試驗品進行測試評價，發現不足，改善缺陷使產品達到目標值，如仿真絲產品的設計成功就是一個例證。由于天然絲綢的風格受到消費者的喜愛，各種合成纖維的開發其實是仿真絲的過程。如滌綸與絲相比彈性率相近，但絲綢產品與滌綸產品相比，用KES測試各項力學性能指標比較性能的不同。上世紀80年代前期開發的滌綸產品其力學性能指標、基本風格與真絲綢相比相差很大，具體來說拉伸功與彈性回復性小，剪切剛度與滯后矩小，壓縮功與回復性大，從客觀評價式獲得的基本風格其數值差異比較明顯。根據這些差異發現了改進的目標，以后各企業進行了技術攻關，上世紀80年代后期開發的新合纖產品其力學性能與基本風格非常接近。

3 結語

隨著面料的輕薄化發展趨勢和紡織新材料、新技術的發展，適應服裝生產自動化的需要，建立面料力學性能新的質量測試及其評價體系是今后的研究方向。

［1］香港理工大學紡織與制衣系、香港服裝產品開發與營銷中心編著.服裝起拱與力學工程設計［M］.北京：中國紡織出版社，2002.

［2］Mituso Matsudaira，Masahiko Kubo.Objective evaluation of hand of futon cloth［J］.纖維機械學會志，1993，（1）：18－25.

［3］Masako Niwa，Sueo Kawabata.Prediction of the appearance of men’s suit mechanical properties and fabric hand（Part 2）［J］.纖維機械學會志，1981，34（4）：51－65.

［4］Mitsuo Matsudaira，Fumiko Kiuchi，Masahiko Kubo.Objective evalration of hand of futon cloth（Part 1）［J］.纖維機械學會志，1993，46（9）：49－56.

［5］Mitsuo Matsudaira，Masahiko Kubo.Objective Evalration of hand of futon cloth（Part 2）［J］.纖維機械學會志，1993，46（1）：102－110.

［6］Ludovic K，Zhou B，Zeng X Y，et al，Sensory evaluation in characterization of fabric hand［J］.Journal of Donghua U－niversity，2004，21（3）：76－81.

［7］黃新林，李汝勤.織物懸垂性圖像測試方法［J］.紡織學報，2006，（11）：14－17.

［8］周 詳，周 靜.織物懸垂性影響因素分析［J］.上海紡織科技，2006，（10）：16－17.

［9］于學成.滌綸織物懸垂性的研究［J］.國外絲綢，2005，（2）：17－18.

［10］張 輝，范立紅，朱 華.織物靜態懸垂性能的分析［J］.現代紡織技術，2003，（1）：3－7.

［11］紀 峰，李汝勤，郭永平，等.織物懸垂性研究的追蹤與展望［J］.紡織學報，2003，（1）：72－74.

［12］王玉清，紀 峰.織物懸垂性能理論研究綜述［J］.山東紡織科技，2004，（5）：50－52.